1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种适用于暗挖区段局部扩挖的支护结构及扩挖方法。
背景技术：
2.目前大中型城市大量修建地下交通隧道(如公路或者地铁等)。其中，地下交通隧道的变截面段(车道逐渐变宽，如公路匝道出入口处或者地铁车辆段出入口处等区域)是地下交通隧道修建的难点与重点，其需在已修建(较多采用传统盾构机施工修建)的等径隧道的基础上进行扩挖修建。传统交通隧道变截面段的扩挖修建方法包括明挖法、盖挖法、矿山法等。但上述修建工法对地面交通及建筑均会产生一定影响，有的(例如明挖法)还需要占用大量的地面空间。随着经济发展，在某些地面交通繁忙、人口和建筑密集的区域，已经没有采取上述工法的建设空间，采用完全非开挖的工法几乎是唯一的选择，以尽可能减少隧道施工对地层扰动及地面环境的影响。此外，在进行已开挖中洞的扩挖施工时，扩挖断面内管片与隧道轮廓间空间狭小，隧道内临时支撑受力转换频繁、工序复杂，潜在的风险如影随形；并且扩挖段处于粉砂层，周边地下管线复杂，建构筑物密集，对破除管片反向扩挖施工方法要求标准高，工程具有较大的施工难度。
3.中国专利cn102865084公开了一种从双线隧道断面到三线隧道超大断面的地下隧道扩挖方法，包括在所述双线隧道断面内开挖中洞并浇筑中柱，在所述双线隧道断面内往所述中柱的一侧开挖单线隧道，在所述中柱的另一侧向所述双线隧道断面外扩挖新的双线隧道；所述单线隧道、中柱和新的双线隧道构成双连拱结构的三线隧道；所述新的双线隧道以具有相同高度的i部上台阶、ii部中台阶、iii部下台阶、iv部上台阶、v部中台阶和vi部下台阶进行分部开挖，所述i部上台阶、ii部中台阶和iii部下台阶分别与iv部上台阶、v部中台阶和vi部下台阶以所述新的双线隧道的竖直中心线对称分布。该专利无法针对施工过程中的支护结构进行验证和灵活调整，且在完成扩挖后无法对扩挖后的围岩和支护结构的变形情况进行监测。
4.因此，需要提供一种能够以分区的方式对隧道壁进行分解式扩挖，从而提高扩挖过程中的安全性，避免爆破扩挖过程中造成整体大面积的岩体崩落的扩挖方法，同时还需要能够对隧道围岩和支护结构的变形进行监测，从而在出现异常变形的情况下，及时作出预警，并对支护结构进行补充加强。
5.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
技术实现要素：
6.针对现有技术之不足，本发明的技术方案提供的是一种适用于暗挖区段局部扩挖
的扩挖方法，包括以下步骤：开挖工序和支护体系的制定，根据超前地质预报获取的地质信息得到待开挖隧道不同区段的围岩等级，并根据不同区段的围岩等级匹配开挖工法和支护结构，以拼接将对应于不同区段的开挖工法和支护结构有序排列形成待开挖隧道的开挖工序和支护体系；中洞开挖，根据建立的开挖工序和支护体系对隧道扩挖区段的中洞区域进行超前支护、隧道开挖施工和初期支护；区段局部扩挖，根据围岩等级建立扩挖区域的支护体系并同步地利用三台阶法进行局部扩挖。其优势在于，通过在扩挖区的中洞基础上对洞壁分版块进行扩挖操作，能够降低岩壁之间的联动性，避免进行爆破施工时发生岩壁的整体崩塌。通过依据预先建立的开挖工序和支护体系将整个隧道的施工分为区段施工，并根据实际的围岩等级调整不同区段的开挖工法，从而提高隧道的掘进效率。此外，通过在开挖前对待开挖区段进行实时围岩等级测试的方式对预先设定的隧道开挖工序和超前支护架构进行核实或修正，使得在隧道掘进过程中能够始终利用最优的开挖工法和支护结构进行隧道的挖掘操作和围岩支护操作，保证掘进过程的围岩变形的可控性，从而隧道的开挖过程始终处于可控范围之内，实现安全高效的掘进。通过联合支护结构的设置，能够充分保证隧道围岩的稳定性，限制了围岩变形随时间的变化度，从而推迟或防止变形破坏的出现，确保隧道能够在设计使用年限或大修周期内保持良好的洞体结构。
7.根据一种优选的实施方式，所述局部扩挖包括以下步骤：第一步，施作超前管棚，并确保盾构隧道洞内径向注浆加固完成后，洞身扩挖前在盾构管片内用沙袋回填至临时仰拱位置，回填前先根据开挖进尺预埋好临时立柱，并与管片牢靠连接；第二步，测量定位第一开挖区的开挖尺寸，并开挖第一开挖区管片外侧土体，架立型钢钢拱架，在拱架与管片之间架设临时型钢支撑，施作砂浆锚杆、定位系筋、超前小导管、连接筋、挂网喷混，喷射混凝土至设计厚度；第三步，重复第二步完成剩余待开挖区的开挖施工。
8.根据一种优选的实施方式，在完成设定开挖区的开挖和支护操作后，分块切除该循环导洞内管片，架设临时仰拱及钢立柱，使得对应开挖区闭合成环；中洞的扩挖至少分为位于上半断面的第一开挖区、第二开挖区和位于下半断面的第三开挖区和第四开挖区。其优势在于，通过将洞壁分区域进行开挖施工能够使得开挖过程中发生转移的最大应力减小，从而能够将最大应力限制在管片所能承受的压应力范围之内，避免施工造成岩体的崩塌。
9.根据一种优选的实施方式，在完成第一开挖区施工后，在滞后于第一开挖区设定距离的位置施作隧道拱部注浆小导管超前支护，并开挖第二开挖区管片外侧土体，安装钢筋网片并架立钢架，施作第二开挖区导坑周边的初期支护，喷射混凝土至设定厚度。
10.根据一种优选的实施方式，在第一开挖区和第二开挖区的导洞开挖完成隧道贯通后，将开挖断面处管片内的沙袋向掘进方向倒运，测量定位左下断面尺寸位置，并开挖第三开挖区管片外侧土体；在滞后于第三开挖区设定距离后，完成第四开挖区的施工及支护。
11.根据一种优选的实施方式，在依次完成第一开挖区、第二开挖区、第四开挖区和第四开挖区的扩挖施工和初期支护的情况下，根据初始设计数据测量仰拱尺寸和位置，开挖剩余土方并拆除剩余管片，并架设钢拱架并用临时型钢连接仰拱和竖撑，施作连接筋、挂网以及喷射混凝土，从而完成初支整环的闭合。
12.根据一种优选的实施方式，在进行中洞开挖施工时，通过对待开挖区段进行实时围岩等级测量以验证预先建立开挖工序和支护体系；在实时采集的待开挖隧道区段围岩等
级所对应的施工工法无法匹配至预先建立的隧道开挖工序中预设的操作指示时，依据实际测量的围岩等级更新适配的开挖工法，并对预先建立的隧道开挖工序进行更新，以修正未开挖隧道区段的隧道开挖工序，并通过对已建立的超前支护进行选择性地二次补充而限制待挖区段在后续开挖过程中的变形量。
13.本技术还提供一种适用于暗挖区段局部扩挖的扩挖工法，所述扩挖工法的施工工序至少包括插打上台阶小导管-注浆-上台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-插打中台阶小导管-注浆-中台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-下台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-衬砌。
14.本技术还提供一种适用于暗挖区段局部扩挖的支护结构，在已挖掘的中洞内设置初期支护和二次衬砌，并在中洞内布置至少一个横向支撑和竖向支撑，使得横向支撑和竖向支撑将中洞分割为若干个支洞，其中，所述中洞由横向支撑和竖向支撑划分为扩挖开挖区，从而有序地完成若干个支洞的岩体洞壁扩挖。
15.根据一种优选的实施方式，所述横向支撑和竖向支撑跟随支洞的岩体洞壁的扩挖施工进行同步延展，从而能够对该支洞洞壁扩展形成的开挖区提供支护
附图说明
16.图1是本发明的一种适用于暗挖区段局部扩挖的支护结构及扩挖方法的优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图进行详细说明。
18.实施例1
19.本技术涉及一种适用于暗挖区段局部扩挖的扩挖方法，其特征在于，包括以下步骤：
20.(1)开挖工序和支护体系的制定，根据超前地质预报获取的地质信息得到待开挖隧道不同区段的围岩等级，并根据不同区段的围岩等级匹配开挖工法和支护结构，以拼接将对应于不同区段的开挖工法和支护结构有序排列形成待开挖隧道的开挖工序和支护体系。
21.(2)中洞开挖，根据建立的开挖工序和支护体系对隧道扩挖区段的中洞区域进行超前支护、隧道开挖施工和初期支护。
22.优选地，在进行中洞开挖施工时，通过对待开挖区段进行实时围岩等级测量以验证预先建立开挖工序和支护体系；
23.在实时采集的待开挖隧道区段围岩等级所对应的施工工法无法匹配至预先建立的隧道开挖工序中预设的操作指示时，依据实际测量的围岩等级更新适配的开挖工法，并对预先建立的隧道开挖工序进行更新，以修正未开挖隧道区段的隧道开挖工序，并通过对已建立的超前支护进行选择性地二次补充而限制待挖区段在后续开挖过程中的变形量。
24.(3)区段局部扩挖，根据围岩等级建立扩挖区域的支护体系并同步地利用三台阶法进行局部扩挖。
25.优选地，局部扩挖包括以下步骤：
26.第一步，施作超前管棚，并确保盾构隧道洞内径向注浆加固完成后，洞身扩挖前在盾构管片内用沙袋回填至临时仰拱位置，回填前先根据开挖进尺预埋好临时立柱，并与管片牢靠连接。
27.第二步，测量定位第一开挖区的开挖尺寸，并开挖第一开挖区管片外侧土体，架立型钢钢拱架，在拱架与管片之间架设临时型钢支撑，施作砂浆锚杆、定位系筋、超前小导管、连接筋、挂网喷混，喷射混凝土至设计厚度(300mm)。分块切除该循环导洞内管片，架设临时仰拱及钢立柱，使得对应开挖区闭合成环。
28.第三步，在完成第一开挖区施工后，在滞后于第一开挖区1m的位置施作隧道拱部注浆小导管超前支护，并开挖第二开挖区管片外侧土体，安装钢筋网片并架立钢架，施作第二开挖区导坑周边的初期支护，喷射混凝土至设定厚度(300mm)。分块切除该循环导洞内管片，架设临时仰拱及钢立柱，使得对应开挖区与延展后的横向支撑和竖向支撑共同闭合成环。
29.第四步，在第一开挖区和第二开挖区的导洞开挖完成隧道贯通后，将开挖断面处管片内的左侧部分沙袋向掘进方向倒运，测量定位左下断面尺寸位置，并开挖第三开挖区管片外侧土体。架设左下部分钢拱架并施作锁脚锚杆、连接筋、安装钢筋网片，喷射混凝土至设定厚度(300mm)，分块切除该循环导洞内管片。
30.第五步，在滞后于第三开挖区1m距离后，将断面处管片内的剩余沙袋向掘进方向倒运，测量定位第四开挖区钢拱架位置，并开挖第四开挖区管片外侧土体，安装钢筋网片并架立钢架，施作第二开挖区导坑周边的初期支护，喷射混凝土至设定厚度(300mm)分块切除该循环导洞内管片。
31.优选地，中洞的扩挖至少分为位于上半断面的第一开挖区、第二开挖区和位于下半断面的第三开挖区和第四开挖区。优选地，第一开挖区、第二开挖区、第三开挖区和第四开挖区依次可以是中洞被横向支撑和竖向支撑的左上部、右上部、左下部和右下部。优选地，在依次完成第一开挖区、第二开挖区、第四开挖区和第四开挖区的扩挖施工和初期支护的情况下，根据初始设计数据测量仰拱尺寸和位置，开挖剩余土方并拆除剩余管片，并架设钢拱架并用临时型钢连接仰拱和竖撑，施作连接筋、挂网以及喷射混凝土，从而完成初支整环的闭合。
32.优选地，已完成挖掘并搭建支护的隧道内在搭建支护的同时建立有支护监测系统，支护监测系统能够对搭建的支护结构和隧道岩体随时间的变化情况进行监测和分析，其能够根据获取隧道内支护结构变形数据以及隧道全方位的空间结构数据构建出隧道及支护模型，并利用时间段内建立的多个模型进行支护结构及隧道围岩变形分析。优选地，支护监测系统采集地与时间相关的隧道内支护结构变形和受力数据以及隧道全方位的空间结构数据是以隧道围岩的预设变形量为驱动时间进行记录的。支护监测系统采样用的预设变形量是随隧道围岩变形剧烈程度而进行可调节设定的。优选地，支护监测系统在监测到隧道围岩发生预设变形量的时间周期缩短时，支护监测系统按照减小预设变形量而缩短采样周期的方式调整表征围岩变形情况的数据获取频率，并能够依据采集到的异常变形数据发出预警信息。
33.实施例2
34.本技术还涉及一种适用于暗挖区段局部扩挖的扩挖工法。ⅳ、v级围岩的围岩自稳
定性较差，采用全断面扩挖法，施工过程会出现掉块，甚至大面积坍塌。对ⅳ、v级围岩，采取小导管超前支护，在小导管支护体系下三台阶法扩挖。该扩挖工法的施工工序至少包括插打上台阶小导管-注浆-上台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-插打中台阶小导管-注浆-中台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-下台阶钻孔爆破-立拱架、打锚杆、挂网喷锚-衬砌。
35.优选地，超前小导管为直径42mm的热轧无缝钢花管，壁厚3.5mm。插打超前小导管并注浆，让小导管与浆液固化的岩体一起形成超前支护体系，为扩挖提供条件。超前小导管分单排超前小导管和双排超前小导管。当围岩破碎、裂隙发育、渗水较多段，采用双排超前小导管；围岩相对完整段，采用单排超前小导管。
36.单排超前小导管一般应用于隧道ⅳ级围岩，单根长度3.5m。环向间距50cm，纵向间距与单循环进尺一致，即每循环插打一排超前小导管，间距2m，搭接长度1.1m，插打时外插角控制在10～15
°
之间。
37.双排超前小导管一般用于隧道v级围岩，单根长度3.5m～4m，两排间距15cm，环向间距50cm，梅花型布置；当围岩较破碎、渗水较多地段，适当加密超前小导管。双排超前小导管配合钢架使用，纵向间距与单循环进尺一致，间距1.5m，搭接长度1.5m，第1排小导管外插角控制在5～10
°
，第2排小导管外插角控制在10～15
°
。
38.超前小导管注浆是形成小导管超前预支护体系的关键，注浆浆液水灰比0.5～1.0，注浆压力0.5～1.0mpa，对于涌水量较大的松散破碎带，可采用具有针对性地注浆材料。小导管注浆完成后，注浆固结的岩体与小导管一起，替代既有衬砌，为扩挖提供安全保证。
39.优选地，超前小导管支护下的扩挖作业，采用控制爆破，多打孔少装药，避免爆破作业损坏小导管支护体系。严格控制开挖单循环进度，ⅳ级围岩控制在2.0m以内，v级围岩控制在1.5m以内。在下台阶开挖时，实施左半幅和右半幅分开扩挖的开挖方法，最大限度降低单次扩挖对围岩影响。扩挖完成后，及时立拱架、插打系统锚杆，挂网支护，减少开挖面暴露时间，让开挖后的锚喷体系承担变形和沉降，降低坍塌风险。
40.本技术涉及一种适用于暗挖区段局部扩挖的支护结构。其包括在已挖掘的中洞内设置初期支护和二次衬砌，并在中洞内布置至少一个横向支撑和竖向支撑，使得横向支撑和竖向支撑将中洞分割为若干个支洞。中洞由横向支撑和竖向支撑划分为扩挖开挖区，从而有序地完成若干个支洞的岩体洞壁扩挖。优选地，横向支撑和竖向支撑跟随支洞的岩体洞壁的扩挖施工进行同步延展，从而能够对该支洞洞壁扩展形成的开挖区提供支护。
41.实施例3
42.本技术还提供一种基于围岩等级的区间暗挖方法，包括对以及完成标准化测量和标记的隧道区域进行超前地质预报，并依据获取的超前地质预报进行隧道区域地质围岩等级信息的获取并依据围岩等级的分布情况建立供后续施工参考的隧道开挖工序，且根据建立的隧道开挖工序和围岩等级在待开挖隧道内搭建超前支护。根据构建的隧道开挖工序对隧道不同区段采取不同的开挖工法进行掘进操作，并在隧道掘进过程中针对不同的围岩等级增加能够与超前支护进行联合以适应围岩应力的动态变化和强刚度持续衰减的主动支护。在沿设定方向以预设开挖工法进行隧道掘进时，地质信息采集设备能够对待开挖隧道的地质进行探测，并根据探测地质信息获取隧道围岩等级，并依据围岩等级输出与该段隧
道相适配的开挖工法和支护结构。在实时输出的开挖工法无法匹配隧道开挖工序中对应隧道区段的开挖工法时，根据地质信息采集设备采集的围岩数据更新其建立的隧道开挖工序。两个施工人员依据更新后的隧道开挖工序或实时输出的区间隧道的开挖工法进行该区段隧道的掘进，施工人员依据地质信息采集设备采集的围岩等级信息在其开挖区域以增加主动支护的方式控制隧道围岩的变形量。通过地质信息采集设备采集的施工区域实时隧道围岩等级来验证根据超前地质预报输出的隧道围岩等级是否准确的方式，对预先设定的隧道开挖工序和超前支护架构进行核实或修正，使得在隧道掘进过程中能够始终利用最优的开挖工法和支护结构进行隧道的挖掘操作和围岩支护操作，保证掘进过程的围岩变形的可控性，从而隧道的开挖过程始终处于可控范围之内，实现安全高效的掘进。在进行隧道开挖过程中，施工人员能够选择性地根据围岩等级调节开挖工法和对应的支护架构，从而对不同地质条件和围岩等级的隧道采取不同的工法进行掘进，并构建出相适配的支护体系，尤其是能够在超前支护的情况下进行有效地增加主动支护，通过联合支护结构的设置，能够充分保证隧道围岩的稳定性，限制了围岩变形随时间的变化度，从而推迟或防止变形破坏的出现，确保隧道能够在设计使用年限或大修周期内保持良好的洞体结构。
43.优选地，在依据地质信息采集设备采集地质数据对其构建的隧道开挖工序进行更新的情况下，还通过对未开挖隧道区域进行二次超前地质预报的方式验证更新后的隧道开挖工序，并依据验证通过后的隧道开挖工序对待开挖区域需要增强支护的隧道区段进行二次超前支护。通过依据施工过程中实时采集的地质数据和围岩等级，对初始探测的围岩等级进行验证和修正，从而能够准确地调整预设的隧道开挖工序和超前支护架构，使得隧道开挖工程能够快速稳定地完成施工。优选地，隧道开挖工序是指根据待开挖隧道不同区段的围岩等级而选取与该段隧道适配的开挖工法并将多种开挖工法有序排列形成操作集。即隧道开挖工序至少包括依据隧道不同区段的围岩等级选取的多种开挖工法有序进行至少部分隧道区域开挖施工的操作步骤。优选地，多个与区段隧道围岩等级相关联的开挖工法以区段隧道对接形成隧道模型的方式将多种与区段隧道围岩等级相对应的开挖工法进行有序的拼接并在构建的隧道模型仅进行分段标记。优选地，无法匹配是指根据超前地质预报设置的隧道一区段的开挖工法与在对该同一区段进行掘进前进行实时实地围岩数据采集而输出的开挖工法不一致，两个开挖工法不相同，则实时输出的开挖工法即无法匹配至开挖工序中。优选地，匹配操作即在施工过程中，根据对待挖区段进行围岩数据采集计算其实时的围岩等级并依据计算得到的围岩等级输出开挖工法，并将输出的开挖工法与开挖工序中对应区段的预设开挖工法进行匹配，若同一隧道区段不同时期的两个开挖工法一致则可以直接进行施工操作，若两个开挖工法不一致时，则说明随隧道的掘进施工，同一区段的围岩发生变化或前期超前地质预报的数据存在误差则需要根据实时探测的围岩数据和地质数据对该段隧道的超前支护进行针对性补充后再继续进行掘进操作。
44.优选地，超前地质预报是通过地质调查、物理探测、超前地质钻探与探孔等综合手段，查清隧道掌子面前方的不良工程和水文地质等信息，提前预警，以便采取针对性的工程技术措施，降低不良地质对轨道交通工程施工造成的危害，保证隧道工程施工的安全质量。工程整体围岩情况等级以及周边环境，采用地质雷达预报手段进行探测，并配合超前地质钻孔，及时掌握岩层及破碎带的规模、性质、稳定性以及地下水情况，从而获取的待开挖隧道区域地质信息建立针对性、合理性的隧道开挖工序。优选地，超前地质钻探以探测围岩前
方岩性、构造和隐含水情况为目的，通过岩性的变化和卡钻、钝钻以及出现漏水情况判断前方地质情况。在钻孔过程中，观察成孔速度、孔渣、孔内水流等判断前方地层是否突变。施工过程中每次爆破完成后需进行地质素描和地质编录，并分析地质情况，与勘查地质报告和超前地质预报进行对比，从而优化调整支护参数、加快循环进尺、提高施工进度。
45.优选地，施工人员能够根据预先建立的隧道开挖工序有序地对不同隧道区段采用不同的开挖工法进行掘进施工和隧道围岩支护。具体地，施工人员的开挖施工操作是根据预先制定的施工方案进行操作的，其能够在施工操作过程中，根据预先建立的隧道开挖工序对围岩等级不同的隧道区段利用不同的开挖工法进行掘进施工。优选地，施工人员选取某一特定区段隧道的开挖工法是按照地质信息采集设备采集隧道该待开挖区段的围岩等级信息和输出的可采用开挖工法对预先建立的隧道开挖工序进行验证。优选地，施工人员可以是组装的掘进设备和隧道掘进工艺。优选地，在地质信息采集设备采集的地质信息而输出的区段隧道开挖工法与预先建立的隧道开挖工序中同一段区段的开挖工法不一致时，根据地质信息采集设备采集的该区段隧道实际围岩等级对该区段隧道中已搭建的超前支护进行补充，使得该区段隧道围岩能够在开挖过程中始终保持一个相对稳定的状态，为后续掘进过程中搭建主动支护提供充足的施工时间，并能够及时抑制初始变形阶段的变形，避免隧道在初始阶段还未构建出有效地支护结构就发生较大的变形；其次，有效地控制、推动快速完成急剧变形阶段的发生，使得变形尽快进入到变形减缓阶段。
46.优选地，施工人员能够根据验证后的隧道开挖工序而选择性地对不同区段隧道采取三台阶法、cd法或crd法进行不同区段隧道的掘进施工操作，并能够在围岩等级发生变化的隧道区段交接处利用地质信息采集设备对下一待开挖区段隧道的围岩实际等级进行采集确认后根据修正后的隧道开挖工序进行开挖工法的转换，从而完成连续的多个区段隧道的掘进操作。
47.优选地，在进行区段隧道的掘进操作时，根据隧道该区域所采用的开挖工法和围岩等级在隧道内构建不同的支护体系，并在隧道内布设能够对围岩变形情况进行监测的支护监测系统。支护监测系统通过对隧道全方位的空间结构进行监控并生成空间结构数据，从而对整个隧道空间的围岩变形和支护变形进行监测，进而利用采集的空间结构数据构建出随时间推移的隧道模型，并利用沿时间轴建立的多个有序排列的隧道模型进行对比的方式完成隧道变形分析，从而能够在围岩和支护结构发生异常变形的区段隧道进行更加频繁准确地监测，并提示施工维护人员对异常变形区域做出针对性的补充支护。即在沿时间轴建立的多个隧道模型之间存在差异的情况下，对隧道发生变形的区域进行选择性地补充支护以控制隧道围岩的变形量。优选地，支护监测系统采集地与时间相关的空间结构数据是以隧道围岩的预设变形量为驱动时间进行记录的，且其采样用的预设变形量是随隧道围岩变形剧烈程度而进行可调节设定的。优选地，支护监测系统在监测到隧道围岩发生预设变形量的时间周期缩短时，支护监测系统按照减小预设变形量而缩短采样周期的方式获取表征围岩变形情况的密集空间结构数据。进一步优选地，支护监测系统在检测到隧道围岩发生异常变形和/或过量变形时，其能够在调节采样的预设变形量的同时向至少一个显示终端发出预警信息。
48.优选地，支护监测系统可以包括三维激光扫描仪和红外线热成像仪。三维激光扫描仪能够对隧道内部进行扫描。实时、准确、全方位获取空间结构数据，进行隧道变形分析，
指导隧道信息化施工，从而能及时对隧道的施工进行风险预警预报。扫描过程中对隧道内部进行分段扫描，由三维激光扫描仪所搭载的无线传输装置将实时扫描图片传输到主控模块进行远程获取点云数据；在获取完点云数据后主控模块对数据进行处理并自动生成隧道结构图。另外，所测得的点云数据分别在以各测量站点为原点的相互独立的坐标系中，因此在隧道变形分析时，需要对各测站点数据进行拼接。将生成的隧道截面图与设计规范进行对比，观察其隧道的周边位移、拱顶下沉等位移量是否处于正常状态，当实测数据收敛速率出现反弯点等异常情况时，则说明围岩出现异常性变形，需采取加强支护措施。红外线热成像仪与三维激光扫描仪对隧道内部同时进行监测。红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统组成，主要用于接收隧道内各个位置的红外辐射能量分布图，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过显示模块显示红外热像图。显示模块可以是电视屏或监测器等；红外线热成像仪同样利用配备的无线传输装置对传输隧道施工环境。这有利于对隧道内的异常红外辐射(例如突水现象)进行监测。实时扫描图片和红外辐射能量分布图搭配分析，进行形态和能量互补分析，提高了检测能力，从而可以实时、全方位检测。
49.实施例2
50.本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
51.在进行起金区段地铁隧道施工时，横通道施工中同步预埋暗梁及预埋件，完成后施做马头门加强框架。然后开南侧马头门，进行正线开挖支护施工。待全断面封闭成环15m后，开对侧马头门进行正线开挖支护施工。
52.竖井施工中同步预埋暗梁及预埋件，完成后施做马头门加强框架。然后开北侧马头门，进行正线开挖支护施工。待全断面封闭成环15m后，开对侧马头门进行正线开挖支护施工。
53.正线采用钻爆法开挖，机械整修破除开挖配合。
[0054]ⅱ及ⅲ级围岩段采用三台阶法开挖，并采用钢筋网+喷射混凝土+锚杆的支护体系，台阶错距3～5米；
[0055]ⅳ级围岩段采用三台阶法开挖，并采用钢格栅+喷射混凝土+钢筋网+锚杆的支护体系，台阶错距3～5米；
[0056]
ⅴ
级围岩段采用cd法开挖，并采用钢格栅+喷射混凝土+钢筋网+锚杆的组合支护体系，左右导洞错距10m以上，每一导洞采用台阶法开挖，台阶错距3～5米。
[0057]
竖井井壁两侧5m范围内采用crd法开挖，即在原cd法开挖的上下台阶处加临时横撑。
[0058]
暗挖作业必须严格按设计施工步序施工，在确定实施前，应在超前地质预报指引下钻1～3个超前探孔，以探明地下水发育情况。探孔布置在拱顶下1m的位置。
[0059]
优选地，横通道马头门先向南侧区间施工，再向北侧区间施工。
[0060]
横通道施工阶段对正线区间马头门部位打设拱顶超前小导管及注浆、预埋暗梁钢筋
→
横通道初期支护完成后施做马头门加强框架
→
破除左侧导洞上台阶初支
→
架立洞门拱部前三榀加强钢格栅并喷射砼
→
开挖拱部土体、架立拱部第四榀钢格栅并喷射砼
→
沿拱部打设中空锚杆注浆
→
进行下一榀施工
→
开挖进尺3～5米
→
破除左侧导洞下台阶初支
→
架立洞门前三榀加强钢格栅并喷射砼
→
开挖土体、架立第四榀钢格栅并喷射砼
→
进行下一
榀施工
→
封闭成环后上下台阶循环施工。
[0061]
左侧导洞开挖不小于10m后，按同样方法施工右侧导洞马头门。
[0062]
左右侧导洞全断面封闭成环不小于15m后，按同样施工顺序开对侧马头门。
[0063]
马头门范围的强风化玄武岩优先采用机械破除，破除困难时采用钻爆法施工。其余中风化岩层采用钻爆法施工。
[0064]
优选地，竖井井壁两侧5m范围内采用crd法开挖。竖井马头门先向北侧区间施工，再向南侧区间施工。
[0065]
竖井施工阶段对正线区间马头门部位打设拱顶超前小导管及注浆、预埋暗梁钢筋
→
竖井初期支护完成后施做马头门加强框架
→
破除区间北侧左侧导洞上台阶初支
→
架立洞门拱部前三榀加强钢格栅并喷射砼
→
开挖拱部土体、架立拱部第四榀钢格栅并喷射砼
→
沿拱部打设中空锚杆注浆
→
进行下一榀施工
→
开挖进尺10米
→
破除右侧导洞上台阶初支
→
架立洞门前三榀加强钢格栅并喷射砼
→
开挖土体、架立第四榀钢格栅并喷射砼
→
进行下一榀施工
→
左右侧导洞上台阶循环施工按照crd封闭成环不小于10米。
[0066]
按同样方法施工区间对侧(南侧)左右导洞上台阶马头门按照crd封闭成环不小于5米。
[0067]
然后按照同样方法施工北侧左右导洞下台阶马头门，待左右侧导洞全断面封闭成环不小于15m后，按同样施工顺序开对侧(南侧)左右导洞下台阶马头门。
[0068]
马头门范围的强风化玄武岩优先采用机械破除，破除困难时采用钻爆法施工。其余中风化岩层采用钻爆法施工。
[0069]
优选地，为确保施工安全，当竖井由上往下施工到通道拱顶下2m时，进行竖井底临时封底。随即进行单排小导管的打设，超前小导管采用dn25
×
2.75mm钢管，小导管长4m，水平打设，注单液水泥浆，环向间距为0.3m，距离开挖线0.3m，沿拱部范围打设。
[0070]
当横通道上导洞完成后，随即进行单排小导管的打设，超前小导管采用dn32
×
2.75mm钢管，小导管长4m，水平打设，注单液水泥浆，环向间距为0.3m，距离开挖线0.3m，沿拱部范围打设。
[0071]
注浆压力：0.2～0.5mpa。注浆扩散半径：250mm。注浆速度≤30l/min。
[0072]
实施例3
[0073]
优选地，在三台阶法施工过程中，各台阶间距错开3～5m；各台阶均无需留设核心土，且各台阶根据土层稳定情况采用1:(0.7～1.0)放坡。施工中应保证工作面无水作业，严禁掌子面及隧道内积水。初支完成后及时进行背后注浆。施工中应加强监控量测，并根据其反馈信息对支护参数进行调整。进一步优选地，区间标准端面三台阶法施工步序包括：
[0074]
第1步：开挖上台阶，高度2.5m。打设拱部中空锚杆，挂网，喷混凝土。
[0075]
第2步：开挖中台阶，高度3.165m。打设中空锚杆，挂网，喷混凝土。
[0076]
第3步：开挖下台阶，高度3.165m。挂网，喷混凝土。
[0077]
区间交叉渡线断面三台阶法施工步序包括：
[0078]
第1步：开挖上台阶，高度2.5m。打设拱部中空锚杆，挂网，喷混凝土。
[0079]
第2步：开挖中台阶，高度3.735m。打设中空锚杆和局部砂浆锚杆，挂网，喷混凝土。
[0080]
第3步：开挖下台阶，高度3.735m。打设局部砂浆锚杆，挂网，喷混凝土。
[0081]
优选的，在cd法施工过程中，各导洞采用台阶法开挖，上下台阶间距错开3～5m，各
导洞纵向开挖面错开10米以上；且各台阶根据土层稳定情况采用1:(0.7～1.0)放坡。施工中应保证工作面无水作业，严禁掌子面及隧道内积水。初衬背后及时注浆。施工中应加强监控量测，并根据其反馈信息对支护参数进行调整。为减小格栅底角的应力集中，在安装钢架前务必清除地脚下虚渣，超挖部分宜用喷射砼填充，使钢架底座落在喷射砼垫层上，以防止钢架整体下沉或两边不均匀下沉。
[0082]
进一步优选地，区间标准断面cd法施工步序包括：
[0083]
第1步：开挖左侧导洞上台阶，高4.75m宽6.5m。打设拱部中空锚杆，挂网，立钢格栅并打设锁脚锚管，打设拱顶超前小导管。喷混凝土。开挖3～5m。
[0084]
第2步：开挖左侧导洞下台阶，高4.38m宽6.5m。挂网，立钢格栅，喷混凝土。开挖10m以上。
[0085]
第3步：开挖右侧导洞上台阶，高4.74m宽5.6m。打设拱部中空锚杆，挂网，立钢格栅并打设锁脚锚管，打设拱顶超前小导管。喷混凝土。开挖3～5m。
[0086]
第4步：开挖右侧导洞下台阶，高4.37m宽5.6m。挂网，立钢格栅，喷混凝土。
[0087]
区间交叉渡线断面cd法施工步序包括：
[0088]
第1步：开挖左侧导洞上台阶，高5.48m宽6.75m。打设拱部中空锚杆，挂网，立钢格栅并打设锁脚锚管，打设拱顶超前小导管。喷混凝土。开挖3～5m。
[0089]
第2步：开挖左侧导洞下台阶，高4.78m宽6.75m。打设局部砂浆锚杆，挂网，立钢格栅，喷混凝土。开挖10m以上。
[0090]
第3步：开挖右侧导洞上台阶，高5.47m宽5.85m。打设拱部中空锚杆，挂网，立钢格栅并打设锁脚锚管，打设拱顶超前小导管。喷混凝土。开挖3～5m。
[0091]
第4步：开挖右侧导洞下台阶，高4.78m宽5.85m。打设局部砂浆锚杆，挂网，立钢格栅，喷混凝土。
[0092]
优选地，隧道开挖过程中，根据隧道经过区域的围岩等级的不同需要对不同区段隧道采用不同的开挖工法进行隧道挖掘，因此，在隧道围岩等级发生改变并需要对应性的调整开挖工法时，根据实际前后开挖工法的不同可以包括以下开挖工法转换操作：
[0093]
cd法转三台阶法
[0094]
1、当cd法一侧导洞上台阶到达工法转换断面时，停止施工。2、待另一侧导洞上台阶到达工法转换断面时，开始三台阶法施工。3、cd法剩余部分按照cd法步序完成。
[0095]
三台阶法转cd法
[0096]
1、采用台阶法上台阶施工至工法转换断面时，按照cd法开挖步序分左右导洞分别施工。2、三台阶法开挖剩余部分，逐步过渡至cd法开挖断面。
[0097]
crd法转cd法
[0098]
施工过程中，crd法、cd法开挖步序一致，区别在于一侧导洞上台阶开挖后是否架设临时横撑。因此，crd法转cd法时只需取消临时横撑，按照cd法要求施工即可。
[0099]
优选地，针对选取的特定地铁隧道，区间隧道采用钻爆法开挖，机械或人工配合整修。碴土先水平运输至竖井，然后通过提升设备提升至地面渣场，在通过渣土运输车运出场外。
[0100]
爆破施工详见爆破设计及施工。cd法开挖循环进尺考虑格栅间距和周边环境风险后，暂定上台阶0.75m，下台阶1.5m。三台阶法施工循环进尺暂定上台阶1m，中、下台阶2m。施
工中，根据振动监测情况和风险源的保护动态调整循环进尺，以便安全经济高效开挖。
[0101]
为保证施工安全需要对岩层裂隙进行止水，止水方法为水泥水玻璃双液浆注浆止水，降低基岩的渗透性。若有渗水时，中间设临时集水坑，由潜水泵将积水及时抽出。
[0102]
平面开挖轮廓线拱顶外扩8cm，侧墙外扩6cm，满足围岩变形收敛和施工误差的净空要求，并根据监控量测情况调整外扩量。
[0103]
两对向开挖工作面距离13m时，一端停止施工，人员和机械撤至安全地区，一端施工直至隧道贯通。
[0104]
优选地，为了满足设备安装和空间规划需求，局部位置需要扩挖。具体安装位置(中心线)为yk10+036.003、zk10+044.006。开挖纵向长度为3.8m，高度6.573m，距离隧道开挖轮廓深度0.6～2.137m。支护参数：l＝4.0m拱顶r25中空注浆锚杆@1.2mx1.2m。l＝4.0m侧墙直径22砂浆锚杆@1.2mx1.2m。150mm厚c25喷射混凝土。单层φ8钢筋网@150
×
150。优选地，此段正线为三台阶法开挖，初期支护为锚喷支护。待区间隧道通过该扩挖段后，进行扩挖。扩挖时，分部凿除既有隧道初支后，采用钻爆并结合机械凿除进行。
[0105]
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。